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玻色-愛因斯坦凝聚与量子計算机

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【大紀元1月11日訊】德國科學家在新一期《自然》雜志上發表論文介紹說,通過改變激光束构築的三維能量點陣中激光的能量,他們首次實現了玻色-愛因斯坦凝聚態下銣原子气体的超流体態与絕緣態的可逆轉換。

据新華社報道,科學家認為這一發現具有重大意義,并可能為量子計算机的研究帶來重大突破。 在微觀狀態下讓物質處于可控制狀態一直是對科學家們的一個重大挑戰。1924年,印度物理學家玻色曾對光粒子進行了這方面的理論研究,并把重要的研究結果告訴了愛因斯坦。在將玻色的理論推廣到了對特定原子的研究領域后,愛因斯坦預言,如果將這類原子气体冷卻到非常低的溫度,那么所有原子會突然以可能的最低能態凝聚,物質的這一狀態后被稱為玻色-愛因斯坦凝聚。在愛因斯坦預言的70年后,也就是到了1995年,兩名美國科學家康奈爾和維曼以及德國科學家克特勒分別在极為接近絕對零度的條件下首次通過實驗証實了玻色-愛因斯坦凝聚理論。這三位科學家也因此而榮膺2001年度諾貝爾物理學獎。

超流体是指一种具有奇特性質的理想流体,即流体內部完全沒有粘滯。進一步解釋說,粘滯總是使流体中的任何不規則性趨向于消失,好比蜂蜜的粘滯性比水大,因而蜂蜜的狀態就比水更不容易改變。而超流体中的一個旋渦則可以存在很長的時間。此外人們已經知道,物体內部電子被束縛住,失去自由不能移動時,物体就將成為絕緣体。

打個比方說,如果將一群原子以一群人來表示,那么進入玻色-愛因斯坦凝聚態則意味著這群人同時成為了訓練有素的士兵,具有共同良好的軍事素質﹔超流体態如同大軍幵拔,可以迅速南征北戰﹔而絕緣態則表示大軍駐扎,各自休養生息。德國科學家的成果,則猶如找到了控制這衹大軍行動的指揮棒,可以通過宏觀行為(改變激光能量)實現微觀世界對原子的控制(大軍幵拔或駐扎)。進入21世紀,傳統的硅芯片計算机在經過了三十多年的發展后,由于面臨耗能和散熱等問題將不可避免地逐漸遭遇發展极限。為此,人們又提出了DNA計算机和量子計算机的构想,其中量子計算机被認為更有發展希望。為了發展量子計算机,人們需要找到可以表示0和1兩個狀態的方法。而每個銣原子都具有磁矩這种狀態屬性,恰好可以用來表示這兩种狀態,即可以用做量子計算机的存儲介質。

《自然》雜志發表的文章介紹說,大量的銣原子可以成為量子計算机的存儲器,如果有兩個這樣的存儲器,利用它們之間的相互作用,就可以實現量子計算。而德國科學家的發現,為實現量子計算机這一目標“邁出了第一步”。(http://www.dajiyuan.com)


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    2002-01-11 6:15 AM
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